virus - Biotechnologies

LES VIRUS
Chapter 20
1. HISTORIQUE
Étude de la mosaïque du tabac (fin XIXe)
• Maladie qui affecte les feuilles de tabac.
• Maladie contagieuse (se transmet d’une plante
atteinte à un plante saine) donc agent
infectieux (A. Meyer, 1883).
• Au microscope on ne voit rien et aucun filtre ne
peut éliminer l’agent qui cause la maladie (D.
Ivanowsky, 1893).
• L’alcool ne détruit pas l’agent et on ne peut pas
le cultiver en dehors de la plante.
• 1935 : on identifie l’agent = virus.
• Sera vu au microscope électronique quelques
années plus tard.
Maladies causées par des virus
Poliomyélite
Hépatites (A, B, C)
Variole
Rougeole
Condylomes
Varicelle
Rubéole
Herpes (type I et II)
Grippe (influenza)
Rage
Infections
respiratoires
Oreillons
Rubéole
Gastroentérites
Rhume
Verrues
Fièvre aphteuse
Virus du Nil
Sida
Mononucléose
Fièvre jaune
Dengue
Fièvres
hémorragiques
Infections de la
gorge
SRAS
Virus d’Ebola
Tous les organismes vivants peuvent être
parasités par des virus (bactéries, champignons,
protistes, pluricellulaires animaux et végétaux).
On estime que chaque ml d’eau de l’océan
contient entre 2 et 10 millions de virus (des virus
infectant des bactéries pour la plupart).
1. Historique
2. Structure des virus
1 µm = 1 / 1000 mm
1 nm = 1 / 1000 µm
Taille : ~ 20 nm à 100 nm
3000 nm
Il faudrait regrouper plus de 20 milliards de virus pour obtenir un
petit point visible à l’œil nu.
Un virus est constitué:
Enveloppe (pas toujours présente)
L’enveloppe a la même composition qu’une
membrane cellulaire : phospholipides et
protéines)
Capside = « boîte » faite de
protéines
Matériel génétique (ADN ou ARN)
Contient de 3 à 200 gènes selon
le virus
Contient parfois une ou quelques enzymes
Protéines de la capside
du virus de l’herpes
Protéines de la capside d ’un virus
Virus de l’influenza
(la grippe)
Virus HIV ou VIH)
(Virus de l’immunodéficience humaine)
Protéines de
l’enveloppe
Enveloppe
Capside
Matériel génétique
formé de deux brins
d’ARN (en jaune)
recouverts de protéines
(en violet) (l’ensemble
forme ce qu’on appelle
une nucléocapside)
Virus de l’influenza (grippe)
Hémagglutinine
ARN (négatif)
et ARN polymérase
Capside
Neuraminidase
Enveloppe
Virus de la mosaïque du tabac
ARN ( ~ 6 000 nucléotides )
Longueur totale 300 nm
Capside (gaine formée de
2130 copies de la même
protéine)
15 nm
Bactériophage
Bactériophage = virus infectant des
bactéries
Matériel génétique peut être:
• ADN
Double brin en général
Parfois simple brin
Une seule molécule généralement linéaire,
mais parfois circulaire
OU
• ARN
Simple brin (positif ou négatif)
Parfois double brin
Une seule ou plusieurs molécules
L’ARN positif peut être immédiatement traduit en
protéines. L’ARN négatif doit d’abord être copié en un
brin complémentaire qui servira à la synthèse des
protéines.
1. Historique
2. Structure des virus
3. Reproduction des virus
• Virus = parasite intracellulaire
obligatoire
• Doit se fixer par ses protéines
à une protéine de la
membrane de la cellule hôte
• Virus spécifique à un type
particulier de cellule (la cellule
portant les protéines
auxquelles il peut se fixer)
• Virus souvent spécifique à une
espèce
Virus de l’herpes
Protéines de
l'enveloppe pouvant
se lier à des
protéines spécifiques
de la cellule
parasitée.
Seules les cellules
possédant les protéines
auxquelles les protéines
du virus peuvent se lier
peuvent être infectées
par le virus.
Virus HIV ( VIH en français, virus de l’immunodéficience humaine )
Responsable du SIDA (syndrome de l’immunodéficience acquise)
Virus HIV
Liaison entre une protéine (glycoprotéine plus précisément) du virus
du HIV et son récepteur sur un globule blanc (lymphocyte T helper)
Entrée du matériel génétique dans la cellule :
• Endocytose du virus par la cellule hôte
Une fois à l’intérieur de la
cellule, la capside est
défaite et le matériel
génétique relâché.
• Injection du matériel génétique
dans la cellule (cas des
bactériophages en général)
Bactériophage injectant son
ADN dans une bactérie
Dans certains cas, c’est l'enveloppe du
virus qui se fusionne à la membrane de
la cellule ce qui permet à la capside
d’entrer dans la cellule
Virus d’Ebola
Le virus se
fragmente dans la
cellule
Le virus pénètre
dans la cellule
La cellule copie le
matériel génétique
du virus.
La cellule
synthétise des
protéines du virus.
Les protéines et le matériel
génétique du virus
s ’assemblent pour former de
nouveaux virus.
1. Historique
2. Structure des virus
3. Reproduction des virus
Les virus formés quittent la cellule:
• Les virus sortent en bourgeonnant
par exocytose.
OU
• La membrane se lyse (se défait
sous l’action d’enzymes du virus)
et la cellule libère les virus.
Exocytose
Exocytose : la portion de
membrane cellulaire
emportée par le virus
forme l’enveloppe virale
Bactériophage
Lyse de la
membrane
Virus animale
Cycle du virus de l'influenza (grippe)
Le virus se fixe par ses
protéines à des protéines de
la membrane cellulaire.
La cellule phagocyte le virus.
Le matériel génétique du
virus (ARN négatif) est libéré
dans la cellule.
L'ARN négatif pénètre dans le
noyau où il est copié en ARN
positif.
L'ARN positif sort du noyau et
sert à la synthèse de protéines
virales. Certaines se fixent
dans la membrane cellulaire ou
à sa surface interne (M1)
d'autres retournent dans le
noyau où elles s'associent à
l'ARN du virus avant de
ressortir du noyau (RNP).
Les capsides se reforment et bourgeonnent à l'extérieur en s'entourant
d'une nouvelle enveloppe.
1. Historique
2. Structure des virus
3. Reproduction des virus
4. Les rétrovirus
= virus à ARN dont l ’ARN se transforme en ADN
Ex. HIV (virus du sida)
• Nécessite une enzyme : transcriptase inverse
ARN
ADN
• L’ADN formé s’intègre (se fusionne) à l’ADN de la cellule.
• Le virus peut rester inactif des années sous cette forme.
• Le virus (son ADN, en fait) est reproduit avec le reste de
l’ADN de la cellule quand la cellule se reproduit.
• Le virus peut se réactiver (son matériel génétique devient
actif et la cellule fabrique des virus).
Virus HIV
( VIH en français, virus de
l’immunodéficience humaine )
Protéines de
l’enveloppe
Enveloppe
Capside
Matériel génétique
formé de deux brins
d’ARN (en jaune)
recouverts de protéines
(en violet). L’ensemble
est appelé
nucléocapside
Reproduction du HIV
Reproduction du HIV
Chez un malade atteint du sida (virus HIV), chaque jour :
• 1,8 milliards de lymphocytes T4
sont détruits (~ 5% du total)
• 10 milliards de virus sont produits
(parfois 100 à 1000 fois plus)
• Survie des virus dans l’organisme
~ 6 heures
• ~ 1 virus sur 1000 parvient à
infecter une nouvelle cellule
Nombre d’adultes et
d’enfants qui ont été
infectés dans l’année
2003
Environ 800 000 enfants de moins de 15 ans
Nombre de décès
causés par le sida
en 2003
Environ 500 000 enfants de moins de 15 ans
1. Historique
2. Structure des virus
3. Reproduction des virus
4. Les rétrovirus
5. Virus et cancers
Certains virus peuvent provoquer la cancérisation de la
cellule qu’ils parasitent
Ex.
• Virus de l’hépatite B (cancer du foie)
• Virus de l’hépatite C (cancer du foie)
• Virus de la mononucléose (lymphome de Burkitt et
autres cancers)
• Virus responsable des condylomes (cancer du col
de l’utérus)
Cancer causé par virus dont l’ADN s’intègre à
l’ADN de la cellule hôte:
• Oncogènes apportés par le virus
Oncogène = gène codant pour un facteur de croissance
cellulaire.
L’oncogène apporté par le virus vient d’une autre
cellule.
• Perturbation de l’ADN de la cellule hôte
1. Historique
2. Structure des virus
3. Reproduction des virus
4. Les rétrovirus
5. Virus et cancers
6. Traitement et préventions
Les antibiotiques
n’ont AUCUN effet
sur les virus
Peu de médicaments contre les
virus: • Inhibiteurs de la transcriptase inverse pour
rétrovirus
• Inhibiteurs des protéases (enzymes nécessaires
au découpage des chaînes d’acides aminés
synthétisées à partir du matériel génétique du
virus en protéines individuelles)
• Inhibiteurs des récepteurs de la membrane de la
cellule hôte ou des protéines du virus qui se fixent
sur ces récepteurs.
Ex. trithérapie contre HIV = un inhibiteur
de la transcriptase inverse et deux
inhibiteurs de protéases.
Vaccination
Vaccins efficaces contre bactéries ET virus
Vaccins formés de:
• Virus « vivants » atténués.
• Virus « tués ».
• Protéines de virus synthétisées par génie génétique.
F
I
N
Adultes et enfants
infectés par le virus
du sida (2003)
Chiffres et carte
provenant de UNAIDS
(ONUSIDA), le
programme de lutte
contre le sida des
Nations Unies
Environ 3 millions d’enfants de moins de 15 ans
7. Les virus
Maladies causées par des virus
Poliomyélite
Hépatites (A, B, C)
Variole
Rougeole
Condylomes
Varicelle
Rubéole
Herpes (type I et II)
Grippe (influenza)
Rage
Infections
respiratoires
Rhume
Oreillons
Fièvre aphteuse
Rubéole
Sida
Gastroentérites
Mononucléose
Verrues
Fièvre jaune
Dengue
Fièvres
hémorragiques
Infections de la
gorge
ETC...
Structure des virus
Capside
Matériel génétique
Enveloppe
Virus HIV (sida)
Virus de l'influenza (grippe)
Papillomavirus (virus
des condylomes)
Capside du virus de l'herpes
Taille des virus
Mode de reproduction
• Le virus se fixe à la membrane de la cellule:
Le virus pénètre dans la
cellule.
Le capside
est digéré
par la
cellule
La cellule reproduit le
matériel génétique du
virus et synthétise les
protéines du virus.
De nouveaux virus
s'assemblent dans
la cellule.
Les virus quittent la cellule par exocytose
(ou la cellule se brise et libère ses virus).
CAS DES RETROVIRUS
Structure du VIH
CAS DES RETROVIRUS
Cycle viral
1 Fixation du VIH sur des récepteurs de la cellule cible et pénétration de
l'ARN viral dans la cellule
2 Rétrotranscription de l'ARN viral en ADN par la transcriptase inverse
3
4
5
6
7
Intégration au génome de la cellule hôte
Multiplication de l'ARN viral par transcription
Synthèse des protéines virales
Assemblage des particules virales
Sortie des virus par bourgeonnement